JP4043294B2 - LCD projector - Google Patents

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JP4043294B2
JP4043294B2 JP2002165886A JP2002165886A JP4043294B2 JP 4043294 B2 JP4043294 B2 JP 4043294B2 JP 2002165886 A JP2002165886 A JP 2002165886A JP 2002165886 A JP2002165886 A JP 2002165886A JP 4043294 B2 JP4043294 B2 JP 4043294B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルの映像を拡大投影する液晶プロジェクタに関し、より詳しくは、偏光変換素子の構造の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶プロジェクタは、ランプの光源を使用して液晶パネルの映像を拡大投影する機能を有する。この液晶プロジェクタに関しては、液晶パネルの進歩、ランプや光学技術の進歩に伴い、近時は明るい部屋でも大画面が楽しめる高輝度タイプが登場しているが、その一方で各光学素子に対する光量増加による熱負荷が増加している。このように熱負荷が増加すると、液晶パネル、入出射偏光板、偏光変換素子の位相差フィルムとその貼着用粘着剤が有機物からなり、光学系の中でも特に熱負荷に弱い関係上、問題が生じるので、冷却が必要となる。
【0003】
そこで、液晶パネルや入出射偏光板に関し、特開平11−231277号、特開2001−75070号、特開平9−113906号公報は、熱伝導率の高い伝熱透明基板を用いて冷却効率を高める技術を提案している。しかしながら、これらは、光の利用効率を高める偏光変換素子冷却については対応していない。
【0004】
高輝度プロジェクタには、光の利用効率向上のため、いずれもランプからのランダム光を同一の偏光軸に揃えて照明する偏光変換素子が用いられている。図4に示すような偏光変換素子4Bには、位相差フィルム44と位相差フィルム貼着用の接着剤とが一般的に使用されているが、位相差フィルム44は、80〜100℃の高温になると、フィルムの特性が劣化するという問題がある。このため、ファンによる強制空冷で温度上昇を抑制することが必要となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近の液晶プロジェクタの流れである高輝度化や小型化に伴いランプの電力が増加しているので、偏光変換素子4Bの小型化に基づく光束の集中により、ファンによる強制空冷で温度上昇を抑制することには限界がある。そして温度スペック内に、位相差フィルム44の温度上昇を抑えることができない場合には、位相差フィルム44の変色、焼け、偏光変換素子の低下による入射偏光板への温度上昇等が発生し、製品全体の信頼性低下を招くこととなる。また、冷却効果を高めるためにファンの回転数を上昇させると、それに伴いファンのモータ音や風切り音が大きくなり、結果として製品全体の騒音値が大きくなり、品位の低下を招くこととなる。
【0006】
これらの問題を解消するため、特開2001−318359号公報は、放熱性の高いサファイアガラスを使用して偏光変換素子4Bを構成する技術を提案している。また、特開2001−6281号公報は、偏光変換素子4Bの位相差フィルム44の出射側に、放熱手段としてサファイアガラス等の伝熱透明基材を配置する技術を提案している。
【0007】
しかしながら、特開2001−318359号の技術の場合には、偏光変換素子4Bの全部をサファイアガラスにすると、サファイアガラスに光のP波透過、S波反射させる誘電体膜42と全反射膜43を積層しなければならない。加えて、高硬度のサファイアガラスの切断・研磨に伴うトータルコストの上昇を招き、製品化に支障を来すという問題がある。
【0008】
また、偏光変換素子4Bの全体が同一基材からなるサファイアガラスなので、偏光変換素子4Bによる透過のP波、反射のS波の光路差が必然的に発生し、液晶パネルへの結像光線のズレが発生する。現状においては、そのズレを最小にするため、透過のP波と反射のS波の光路差を平均化するようにコンデンサレンズを光学設計するのが一般的である。
しかし、根本的には、偏光変換素子4BによるP波とS波の光路差による液晶パネル結像の重ね合わせのズレが残るので、結果的に色ムラ等のスクリーン品位が低下することとなる。
【0009】
さらに、特開2001−6281号公報の技術の場合には、サファイアガラス等の伝熱透明基材を追加配置しなければならないので、透過ロスが発生し、結果としてスクリーン輝度が低下するという問題がある。
【0010】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、トータルコストの上昇を抑制して製品化に資することができ、液晶パネルに対する結像光線のズレの発生や色ムラ等のスクリーン品位が低下するのを抑制防止し、しかも、スクリーン輝度が低下するのを防ぐことのできる液晶プロジェクタを提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記課題を解決するため、白色光を発生させる光源と、複数の矩形レンズからなる第一のレンズアレイと、第一のレンズアレイの各レンズセルに対応する複数の矩形レンズからなる第二のレンズアレイと、光源からの光の偏光方向を一つに揃える偏光変換素子と、この偏光変換素子から出射した一方向の偏光光を変調する液晶パネルと、変調された光を液晶パネルにより投影する投射レンズとを含んでなるものであって、
偏光変換素子を、熱伝導率の異なる二種類の透明基材を交互に配列することにより構成して、熱伝導率が高い方の透明基材を熱伝導率が40〜45W/(m・)のサファイアガラスあるいは熱伝導率が5〜10W/(m・)の水晶ガラスとし、前記偏光変換素子の光出射面のうち、前記熱伝導率が高い方の透明基材の部分のみに位相差フィルムを設け、
熱伝導率が低い方の透明基材の前記熱伝導率が高い方の透明基材と対向する二つの側部のうち、一側部には光のP波を透過させ、S波反射させる誘電体膜を積層し、他側部には、全反射膜あるいは誘電体膜を積層したことを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態における液晶プロジェクタは、図1ないし図3に示すように、白色光を発生させる白色光源1と、複数の矩形レンズからなる第一のレンズアレイ2と、第一のレンズアレイ2の各レンズセルに対応する複数の矩形レンズからなる第二のレンズアレイ3と、白色光源1からの光の偏光方向を一つに揃える偏光変換素子4と、この偏光変換素子4から出射した一方向の偏光光を変調する液晶パネル7と、変調された光を液晶パネル7により投影する投射レンズ10とを備える。
【0015】
図中、1は白色光源であり、この白色光源1は、液晶パネル7に均一な照明をするために複数のレンズを有する第一のレンズアレイ2と、第一のレンズアレイ2の各レンズセルに対応するセル数で光源のアーク像を二次光源像として結像する複数の矩形レンズからなる第二のレンズアレイ3と、白色光源1からの光利用効率向上のために光の偏光方向を一つに揃える偏光変換素子4とが配置される。また、第二のレンズアレイ3、第一、第二のコンデンサレンズ5・6により、第一のレンズアレイ2上の各セルが液晶パネル7に結像するよう光学設計・配置される。
【0016】
第一、第二のコンデンサレンズ5・6を透過した光は、複数のダイクロイックミラーユニット8により赤、緑、青に色彩分離され、各液晶パネル7に入射する。各液晶パネル7を透過した光は、クロスプリズム9で色彩合成され、投射レンズ10によりスクリーン11に拡大投影される。
【0017】
次に、第二のレンズアレイ3と偏光変換素子4の拡大図を図2に示す。同図における偏光変換素子4は、異なる二種類の透明基材40・41が交互に配列することにより構成される。第二のレンズアレイ3を透過したランダム光(PS波)は、誘電体膜42によりP波が透過し、S波が反射され、全反射膜43によりP波と同一方向に反射される。
なお、本実施形態では全反射膜43を示すが、この全反射膜43の代わりに誘電体膜42を使用しても良い(以下、同じ)。
【0018】
反射されたS波は、位相差フィルム44によりP波に回転され、P波と同一の偏光として偏光変換素子4を出射する。
なお、図2ではP波で偏光変換素子4を出射した場合を説明するが、S波で偏光変換素子4を出射する場合には、誘電体膜42を透過したP波を位相差フィルム44で回転、誘電体膜42で反射されたS波は、全反射膜43により反射され、S波のまま偏光変換素子4を出射する。
【0019】
ここで、位相差フィルム44の温度上昇を抑制するため、位相差フィルム44を貼着した透明基材40側に、熱伝導率が40〜45W/Mkのサファイアガラス、あるいは熱伝導率が5〜10W/Mkの水晶ガラスを用いる。このような構成により、偏光変換素子4の冷却効率が向上して位相差フィルム44の性能劣化が低減するので、製品の長寿命化を図ることができ、しかも、ファンの騒音の小さい液晶プロジェクタを得ることができる。
【0020】
また、コストメリットを向上させるため、サファイアガラスあるいは水晶ガラスではない低熱伝導率を有する透明基材41の一側部に誘電体膜42を積層し、透明基材41の他側部に、全反射膜43又は誘電体膜42を積層する。この構成と、コスト的に高価なサファイアガラスあるいは水晶ガラスを偏光変換素子4の約半分にすることにより、偏光変換素子4の全部をサファイアガラスにした特開2001−318359号公報の場合と比べ、トータルコストを著しく抑制することができる。
【0021】
また、特開2001−318359号公報の場合、偏光変換素子4全体がサファイアガラスなので、偏光変換素子4による透過のP波と反射のS波の光路差が必然的に発生し、これにより液晶パネル7に対する結像光線のズレが発生した。
これに対し、本実施形態によれば、二種類の異なる透明基材40・41で偏光変換素子4を構成することにより、透明基材40・41の屈折率の差が偏光変換素子4によるP波とS波の光路差を小さくすることが可能になる。また、その後のコンデンサレンズの光学設計も無理なく実施でき、液晶パネル7結像の重ね合わせが良好になり、結果的に色ムラ等のスクリーン品位が大幅に向上する。
【0022】
以下、これを第2の実施形態として図3に基づき説明する。同図の偏光変換素子4Aは、異なる二種類の屈折率を有する透明基材40A・41Aが交互に配列されることにより構成される。第二のレンズアレイ3を通過したランダム光(PS波)は、誘電体膜42によりP波が透過し、S波が反射して全反射膜43によりP波と同一方向に反射する。反射したS波は、位相差フィルム44によりP波に回転され、上記P波と同一の偏光として偏光変換素子4Aを出射する。
なお、図3ではP波で偏光変換素子4Aを出射した場合を説明するが、S波で偏光変換素子4Aを出射する場合には、誘電体膜42を透過したP波を位相差フィルム44で回転、誘電体膜42で反射されたS波は、全反射膜43により反射され、S波のまま偏光変換素子4Aを出射する。
【0023】
ここで、偏光変換素子4Aを構成する二種類の透明基材40A・41A中、高屈折率を有する一種類の透明基材40Aの屈折率をn2、低屈折率を有する他種類の透明基材41Aの屈折率をn1としたとき、n1<n2の関係が成立し、かつ交互に位置する透明基材40A・41Aのピッチをdとすると、図3のP1、P2の光路長差は以下のようになる。
((3/n2)−(1/n1))×d/2 …式(1)
【0024】
次に、図4に単一の透明基材40Bによる従来の偏光変換素子4Bを示す。この透明基材40Bの屈折率をn1とすると、P1´、P2´の光路長差は以下のようになる。
d/n1 …式(2)
【0025】
式(2)から式(1)を減算すると、以下のようになる。
((1/n1)−(1/n2))×3×d/2 …式(3)
n1<n2の関係により、
((1/n1)−(1/n2))×3×d/2>0 …式(4)
と常に正となり、本発明の光路長差が小さくなっていることを示している。
【0026】
以下、具体的な実施例を用いて説明すると、透明基材40A・41Aのピッチdを3.5mm、透明基材40Aにサファイアガラス、透明基材41BにBK7ガラスをそれぞれ使用した場合、透明基材40Aの屈折率n2=1.8、透明基材41Aの屈折率n1=1.5となり、P1´、P2´の光路長差は式(1)により約1.75mmとなる。
これに対して一般的なBK7ガラスを使用した従来の均一の透明基材40Bの場合、P1´、P2´の光路長差は式(2)により約2.33mmとなる。
【0027】
本実施例によれば、従来の比較例に比べ、約25%のP波、S波の光路長差を低減することができる。これにより、P波、S波に分離されたそれぞれの光路長差が小さくなり、その後のコンデンサレンズの光学設計も無理なく実施することができる。また、偏光変換による液晶パネル7に対する結像光線のズレが小さくなり、結像の重ね合わせが良好になり、スクリーン品位の向上が大いに期待できる。
【0028】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、白色光を発生させる光源と、複数の矩形レンズからなる第一のレンズアレイと、第一のレンズアレイの各レンズセルに対応する複数の矩形レンズからなる第二のレンズアレイと、光源からの光の偏光方向を一つに揃える偏光変換素子と、この偏光変換素子から出射した一方向の偏光光を変調する液晶パネルと、変調された光を液晶パネルにより投影する投射レンズとを含み、偏光変換素子を、熱伝導率の異なる二種類の透明基材を交互に配列することにより構成して、熱伝導率が高い方の透明基材を熱伝導率が40〜45W/(m・)のサファイアガラスあるいは熱伝導率が5〜10W/(m・)の水晶ガラスとし、前記偏光変換素子の光出射面のうち、前記熱伝導率が高い方の透明基材の部分のみに位相差フィルムを設け、熱伝導率が低い方の透明基材の前記熱伝導率が高い方の透明基材と対向する二つの側部のうち、一側部には光のP波を透過させ、S波反射させる誘電体膜を積層し、他側部には、全反射膜あるいは誘電体膜を積層しているので、トータルコストの上昇を抑制して製品化に資することができ、液晶パネルに対する結像光線のズレの発生や色ムラ等のスクリーン品位が低下するのを抑制防止し、しかも、スクリーン輝度が低下するのを防ぐことができるという効果がある。
【0029】
具体的には、冷却効率が向上し、位相差フィルムの性能劣化を低減することができるので、製品の長寿命化を図ることができ、ファン騒音の小さいプロジェクタを得ることができる。また、コスト的に高価なサファイアガラス、水晶ガラスを全部ではなく、必要個所に部分的に採用するので、コストの上昇を抑制防止することが可能になる。さらに、異なる二種類の屈折率を有する透明基材を交互に配列して偏光変換素子を構成し、二種類の透明基材の屈折率差により光路長を補正するので、液晶パネルに対する結像光線のズレが小さくなって結像の重ね合わせが良好となり、スクリーンの品位が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶プロジェクタの実施形態における光学系配置の構成図である。
【図2】本発明に係る液晶プロジェクタの実施形態における偏光変換素子等を示す構成図である。
【図3】本発明に係る液晶プロジェクタの第2の実施形態における偏光変換素子等を示す構成図である。
【図4】従来の液晶プロジェクタにおける偏光変換素子等を示す構成図である。
【符号の説明】
1 白色光源(光源)
2 第一のレンズアレイ
3 第二のレンズアレイ
4 偏光変換素子
4A 偏光変換素子
7 液晶パネル
10 投射レンズ
40 透明基材
40A 透明基材
41 透明基材
41A 透明基材
42 誘電体膜(膜)
43 全反射膜(膜)
44 位相差フィルム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal projector that magnifies and projects an image of a liquid crystal panel, and more particularly to an improvement in the structure of a polarization conversion element.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal projector has a function of enlarging and projecting an image of the liquid crystal panel using a lamp light source. With regard to this liquid crystal projector, along with the progress of liquid crystal panels, lamps and optical technology, recently a high-brightness type that can enjoy a large screen even in a bright room has appeared, but on the other hand, due to an increase in the amount of light for each optical element Thermal load is increasing. When the thermal load is increased in this way, the liquid crystal panel, the incident / exit polarizing plate, the retardation film of the polarization conversion element and the adhesive to be adhered are made of an organic substance, and there is a problem in the optical system because it is particularly vulnerable to the thermal load. So cooling is required.
[0003]
Therefore, regarding liquid crystal panels and input / output polarizing plates, JP-A-11-231277, JP-A-2001-75070, and JP-A-9-113906 increase the cooling efficiency by using a heat transfer transparent substrate having high thermal conductivity. Proposing technology. However, these do not correspond to the polarization conversion element cooling for improving the light use efficiency.
[0004]
In high-brightness projectors, polarization conversion elements that illuminate random light from lamps with the same polarization axis are used to improve the light utilization efficiency. In the polarization conversion element 4B as shown in FIG. 4, a retardation film 44 and an adhesive for attaching the retardation film are generally used, but the retardation film 44 is heated to a high temperature of 80 to 100 ° C. If it becomes, there exists a problem that the characteristic of a film deteriorates. For this reason, it is necessary to suppress the temperature rise by forced air cooling with a fan.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the power of the lamp has increased with the recent trend of increasing the brightness and downsizing of liquid crystal projectors, the concentration of luminous flux due to the downsizing of the polarization conversion element 4B has increased the temperature by forced air cooling with a fan. There is a limit to suppression. If the temperature increase cannot be suppressed within the temperature specification, the retardation film 44 may be discolored, burnt, or the temperature of the incident polarizing plate may increase due to a decrease in the polarization conversion element. Overall reliability will be reduced. Further, when the number of rotations of the fan is increased in order to enhance the cooling effect, the motor sound and wind noise of the fan increase accordingly, resulting in an increase in the noise value of the entire product, resulting in deterioration of the quality.
[0006]
In order to solve these problems, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-318359 proposes a technique for forming the polarization conversion element 4B using sapphire glass having high heat dissipation. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-6281 proposes a technique in which a heat transfer transparent base material such as sapphire glass is disposed as a heat dissipation means on the exit side of the retardation film 44 of the polarization conversion element 4B.
[0007]
However, in the case of the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-318359, when the entire polarization conversion element 4B is made of sapphire glass, the dielectric film 42 and the total reflection film 43 that allow the sapphire glass to transmit P-wave light and reflect S-wave light. Must be laminated. In addition, there is a problem that the total cost increases due to cutting and polishing of the hard sapphire glass, which hinders commercialization.
[0008]
In addition, since the entire polarization conversion element 4B is made of sapphire glass made of the same base material, an optical path difference between the transmitted P wave and the reflected S wave by the polarization conversion element 4B is inevitably generated, and the imaging light beam to the liquid crystal panel is generated. Deviation occurs. At present, in order to minimize the deviation, it is common to optically design the condenser lens so as to average the optical path difference between the transmitted P wave and the reflected S wave.
However, fundamentally, since the misalignment of the liquid crystal panel image formation due to the optical path difference between the P wave and the S wave by the polarization conversion element 4B remains, as a result, the screen quality such as color unevenness is lowered.
[0009]
Furthermore, in the case of the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-6281, since a heat transfer transparent base material such as sapphire glass must be additionally arranged, there is a problem that transmission loss occurs, resulting in a decrease in screen brightness. is there.
[0010]
The present invention has been made in view of the above, and can contribute to commercialization by suppressing an increase in the total cost, and it is possible to reduce the screen quality such as occurrence of misalignment of imaging light rays and color unevenness with respect to the liquid crystal panel. An object of the present invention is to provide a liquid crystal projector capable of preventing the suppression and preventing the screen brightness from being lowered.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above-described problem, the light source generates white light, the first lens array including a plurality of rectangular lenses, and the plurality of rectangular lenses corresponding to the lens cells of the first lens array. a second lens array, a polarization conversion element for aligning the polarization direction of the light from the light source into one, and a liquid crystal panel for modulating polarized light in one direction emitted from the polarization conversion element, a liquid crystal panel modulated light A projection lens for projecting by:
The polarization conversion element is configured by alternately arranging two types of transparent substrates having different thermal conductivities, and the transparent substrate having a higher thermal conductivity has a thermal conductivity of 40 to 45 W / (m · K). ) Sapphire glass or quartz glass having a thermal conductivity of 5 to 10 W / (m · K ), and only the transparent substrate portion having the higher thermal conductivity among the light exit surfaces of the polarization conversion elements. A phase difference film,
Of the two sides facing the transparent base material having the higher the thermal conductivity of the thermal conductivity is lower transparent substrate, on one side causes transmits the P-wave of light, reflecting the S-wave A dielectric film to be laminated is laminated, and a total reflection film or a dielectric film is laminated on the other side .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A liquid crystal projector according to the present embodiment includes a white light source 1 for generating white light and a plurality of rectangular lenses as shown in FIGS. The first lens array 2, the second lens array 3 composed of a plurality of rectangular lenses corresponding to the lens cells of the first lens array 2, and the polarization direction of the light from the white light source 1 are aligned. A polarization conversion element 4, a liquid crystal panel 7 that modulates polarized light in one direction emitted from the polarization conversion element 4, and a projection lens 10 that projects the modulated light by the liquid crystal panel 7 are provided.
[0015]
In the figure, reference numeral 1 denotes a white light source. The white light source 1 includes a first lens array 2 having a plurality of lenses for uniformly illuminating the liquid crystal panel 7, and each lens cell of the first lens array 2. A second lens array 3 composed of a plurality of rectangular lenses that form an arc image of the light source as a secondary light source image with the number of cells corresponding to the number of cells, and the polarization direction of the light for improving the light utilization efficiency from the white light source 1 A single polarization conversion element 4 is arranged. The second lens array 3 and the first and second condenser lenses 5 and 6 are optically designed and arranged so that each cell on the first lens array 2 forms an image on the liquid crystal panel 7.
[0016]
The light transmitted through the first and second condenser lenses 5 and 6 is separated into red, green, and blue by a plurality of dichroic mirror units 8 and enters each liquid crystal panel 7. The light transmitted through each liquid crystal panel 7 is color-combined by the cross prism 9 and enlarged and projected onto the screen 11 by the projection lens 10.
[0017]
Next, an enlarged view of the second lens array 3 and the polarization conversion element 4 is shown in FIG. The polarization conversion element 4 in the figure is configured by alternately arranging two different types of transparent base materials 40 and 41. Random light (PS wave) transmitted through the second lens array 3 is transmitted through the dielectric film 42 by the P wave, reflected by the S wave, and reflected by the total reflection film 43 in the same direction as the P wave.
Although the total reflection film 43 is shown in the present embodiment, a dielectric film 42 may be used in place of the total reflection film 43 (hereinafter the same).
[0018]
The reflected S wave is rotated to a P wave by the phase difference film 44 and exits the polarization conversion element 4 as the same polarized light as the P wave.
In FIG. 2, the case where the polarization conversion element 4 is emitted as a P wave will be described. However, when the polarization conversion element 4 is emitted as an S wave, the P wave transmitted through the dielectric film 42 is transmitted by the retardation film 44. The S wave that is rotated and reflected by the dielectric film 42 is reflected by the total reflection film 43 and exits the polarization conversion element 4 with the S wave remaining unchanged.
[0019]
Here, in order to suppress the temperature rise of the retardation film 44, sapphire glass having a thermal conductivity of 40 to 45 W / Mk or a thermal conductivity of 5 to 5 is provided on the transparent base material 40 side to which the retardation film 44 is adhered. A 10 W / Mk quartz glass is used. With such a configuration, the cooling efficiency of the polarization conversion element 4 is improved and the performance deterioration of the retardation film 44 is reduced, so that the product life can be extended, and a liquid crystal projector with low fan noise can be achieved. Obtainable.
[0020]
In addition, in order to improve cost merit, a dielectric film 42 is laminated on one side of the transparent substrate 41 that is not sapphire glass or quartz glass and has low thermal conductivity, and total reflection is performed on the other side of the transparent substrate 41. The film 43 or the dielectric film 42 is laminated. Compared to the case of JP 2001-318359 A, in which the sapphire glass is used as the whole of the polarization conversion element 4 by making this structure and costly sapphire glass or quartz glass about half of the polarization conversion element 4, Total cost can be significantly reduced.
[0021]
In the case of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-318359, since the entire polarization conversion element 4 is sapphire glass, an optical path difference between a transmitted P wave and a reflected S wave by the polarization conversion element 4 inevitably occurs. Deviation of the imaging light beam with respect to 7 occurred.
On the other hand, according to the present embodiment, the polarization conversion element 4 is composed of two different types of transparent base materials 40 and 41, so that the difference in refractive index between the transparent base materials 40 and 41 is increased by the polarization conversion element 4. It is possible to reduce the optical path difference between the wave and the S wave. Further, the subsequent optical design of the condenser lens can be carried out without difficulty, and the image formation of the liquid crystal panel 7 becomes good, resulting in a significant improvement in screen quality such as color unevenness.
[0022]
Hereinafter, this will be described as a second embodiment with reference to FIG. The polarization conversion element 4A in the figure is configured by alternately arranging transparent substrates 40A and 41A having two different types of refractive indexes. Random light (PS wave) that has passed through the second lens array 3 is transmitted through the P wave by the dielectric film 42, reflected by the S wave, and reflected by the total reflection film 43 in the same direction as the P wave. The reflected S wave is rotated to a P wave by the phase difference film 44, and exits the polarization conversion element 4A as the same polarized light as the P wave.
Note that FIG. 3 illustrates the case where the polarization conversion element 4A is emitted as a P wave, but when the polarization conversion element 4A is emitted as an S wave, the P wave transmitted through the dielectric film 42 is transmitted by the phase difference film 44. The S wave that has been rotated and reflected by the dielectric film 42 is reflected by the total reflection film 43 and is emitted from the polarization conversion element 4A as the S wave.
[0023]
Here, among the two types of transparent base materials 40A and 41A constituting the polarization conversion element 4A, the refractive index of one type of transparent base material 40A having a high refractive index is n2, and other types of transparent base materials having a low refractive index. When the refractive index of 41A is n1, the relationship of n1 <n2 is established, and if the pitch of the transparent substrates 40A and 41A that are alternately positioned is d, the optical path length difference between P1 and P2 in FIG. It becomes like this.
((3 / n2) − (1 / n1)) × d / 2 Formula (1)
[0024]
Next, FIG. 4 shows a conventional polarization conversion element 4B using a single transparent substrate 40B. When the refractive index of the transparent substrate 40B is n1, the optical path length difference between P1 ′ and P2 ′ is as follows.
d / n1 Formula (2)
[0025]
Subtracting equation (1) from equation (2) yields:
((1 / n1) − (1 / n2)) × 3 × d / 2 Equation (3)
Due to the relationship of n1 <n2,
((1 / n1) − (1 / n2)) × 3 × d / 2> 0 Equation (4)
Always positive, indicating that the optical path length difference of the present invention is small.
[0026]
Hereinafter, when using a specific example, when the transparent substrate 40A / 41A pitch d is 3.5 mm, the transparent substrate 40A is sapphire glass, and the transparent substrate 41B is BK7 glass, The refractive index n2 of the material 40A is 1.8 and the refractive index n1 of the transparent base material 41A is 1.5, and the optical path length difference between P1 ′ and P2 ′ is about 1.75 mm according to the equation (1).
On the other hand, in the case of the conventional uniform transparent substrate 40B using general BK7 glass, the optical path length difference between P1 ′ and P2 ′ is about 2.33 mm according to the equation (2).
[0027]
According to the present embodiment, it is possible to reduce the optical path length difference of about 25% P wave and S wave compared to the conventional comparative example. Thereby, each optical path length difference separated into the P wave and the S wave becomes small, and the subsequent optical design of the condenser lens can be carried out without difficulty. Further, the deviation of the imaged light beam with respect to the liquid crystal panel 7 due to the polarization conversion is reduced, the image formation is superposed well, and the improvement of the screen quality can be greatly expected.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the light source that generates white light, the first lens array including the plurality of rectangular lenses, and the first lens array including the plurality of rectangular lenses corresponding to the lens cells of the first lens array. a second lens array, a polarization conversion element to align in a single polarization direction of the light from the light source, and a liquid crystal panel for modulating polarized light in one direction emitted from the polarization conversion element, by the modulated light liquid crystal panel A projection lens for projection, and the polarization conversion element is configured by alternately arranging two types of transparent substrates having different thermal conductivities , and the thermal conductivity of the transparent substrate having the higher thermal conductivity is determined. 40~45W / (m · K) sapphire glass or the thermal conductivity of the quartz glass of 5~10W / (m · K), of the light emitting surface of the polarization conversion element, the thermal conductivity higher place only in a portion of the transparent base material The difference film provided, among the two sides facing the transparent base material having the higher the thermal conductivity of the thermal conductivity is lower transparent substrate, on one side causes transmits P wave light Since a dielectric film that reflects S-wave is laminated and a total reflection film or dielectric film is laminated on the other side, it is possible to contribute to commercialization by suppressing an increase in total cost. It is possible to prevent and suppress the deterioration of the screen quality such as the occurrence of misalignment of the imaging light beam and the color unevenness with respect to the panel, and the reduction of the screen brightness.
[0029]
Specifically, since the cooling efficiency is improved and the performance deterioration of the retardation film can be reduced, the product life can be extended and a projector with low fan noise can be obtained. In addition, since expensive sapphire glass and quartz glass are partially used at necessary places instead of all, it is possible to suppress and prevent an increase in cost. Furthermore, the transparent substrate having two different refractive indexes is alternately arranged to form a polarization conversion element, and the optical path length is corrected by the difference in refractive index between the two types of transparent substrates, so that the image forming beam for the liquid crystal panel Is reduced, the image formation is superposed, and the quality of the screen is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system arrangement in an embodiment of a liquid crystal projector according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a polarization conversion element and the like in an embodiment of a liquid crystal projector according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a polarization conversion element and the like in a second embodiment of a liquid crystal projector according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a polarization conversion element and the like in a conventional liquid crystal projector.
[Explanation of symbols]
1 White light source (light source)
2 First lens array 3 Second lens array 4 Polarization conversion element 4A Polarization conversion element 7 Liquid crystal panel 10 Projection lens 40 Transparent substrate 40A Transparent substrate 41 Transparent substrate 41A Transparent substrate 42 Dielectric film (film)
43 Total reflection film
44 retardation film

Claims (1)

白色光を発生させる光源と、複数の矩形レンズからなる第一のレンズアレイと、第一のレンズアレイの各レンズセルに対応する複数の矩形レンズからなる第二のレンズアレイと、光源からの光の偏光方向を一つに揃える偏光変換素子と、この偏光変換素子から出射した一方向の偏光光を変調する液晶パネルと、変調された光を液晶パネルにより投影する投射レンズとを含んでなる液晶プロジェクタであって、
偏光変換素子を、熱伝導率の異なる二種類の透明基材を交互に配列することにより構成して、熱伝導率が高い方の透明基材を熱伝導率が40〜45W/(m・)のサファイアガラスあるいは熱伝導率が5〜10W/(m・)の水晶ガラスとし、前記偏光変換素子の光出射面のうち、前記熱伝導率が高い方の透明基材の部分のみに位相差フィルムを設け、
熱伝導率が低い方の透明基材の前記熱伝導率が高い方の透明基材と対向する二つの側部のうち、一側部には光のP波を透過させ、S波反射させる誘電体膜を積層し、他側部には、全反射膜あるいは誘電体膜を積層したことを特徴とする液晶プロジェクタ。
A light source that generates white light, a first lens array that includes a plurality of rectangular lenses, a second lens array that includes a plurality of rectangular lenses corresponding to each lens cell of the first lens array, and light from the light source of a polarization conversion element for aligning the polarization direction into one liquid crystal and a liquid crystal panel for modulating polarized light in one direction emitted from the polarization conversion element, the modulated light comprising a projection lens for projecting the liquid crystal panel A projector,
The polarization conversion element is configured by alternately arranging two types of transparent substrates having different thermal conductivities, and the transparent substrate having a higher thermal conductivity has a thermal conductivity of 40 to 45 W / (m · K). ) Sapphire glass or quartz glass having a thermal conductivity of 5 to 10 W / (m · K ), and only the transparent substrate portion having the higher thermal conductivity among the light exit surfaces of the polarization conversion elements. A phase difference film,
Of the two sides facing the transparent base material having the higher the thermal conductivity of the thermal conductivity is lower transparent substrate, on one side causes transmits the P-wave of light, reflecting the S-wave A liquid crystal projector, wherein a dielectric film to be laminated is laminated, and a total reflection film or a dielectric film is laminated on the other side .
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